W05
用开源卫星蒸散数据审计灌区配水公平
Auditing Irrigation-Allocation Equity with Open Evapotranspiration Data
1 · 创新命题
中 面向公开轮灌表却缺少田间水表的灌区用水合作社，用 OpenET 的田块蒸散异常和公开配水计划生成“计划—作物需水— 实际消耗”三方差异图，识别末端地块是否系统性承受更大缺水，而不是仅以全灌区平均节水率评价管理。 EN An open-data equity audit for irrigation districts that compares delivery schedules, crop demand and field-level evapotranspiration to test whether tail-end farms systematically bear more water deficit than head-end farms.
2 · 背景与空白
灌区常按渠道位置与时段轮灌；“总量达标”可能掩盖首端足水、末端缺水。OpenET 汇集 eeMETRIC、SSEBop、SIMS、 DisALEXI 等模型，提供美国西部田块尺度蒸散；FAO WaPOR 覆盖部分非洲与近东，能力和分辨率需核实。已有遥感研究 估算灌溉耗水，也有水分配公平指标。空白在：把多模型不确定性与渠道拓扑位置一起写进一个第三方可重跑的 公平审计，而不是把单一 ET 产品当真值。题目不声称遥感能替代流量计，也不从相关性推断管理者歧视。
3 · 可检验假设
H1 在一个有公开配水记录的灌区中，按渠道距离最远四分位的田块，其季内标准化水分亏缺中位数比最近四分位 高 ≥ 15%，且该方向在至少 4 个 OpenET 模型中一致。H2（机制/采纳）把作物类型、土壤和地块面积控制后， 渠道位置效应仍存在；英文原句：A transparent audit separates system-wide drought from a distribution pattern that repeatedly burdens tail-end farms.
4 · 量化验收标准
- 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建下载与聚合管线复现 ≥ 3 个 OpenET 官方/已发表田块月 ET 算例， 偏差 ≤ 5%。此条不过，后续全部结论无效。
- ≥ 500 个田块、≥ 3 个灌溉季历史数据；本赛季只做历史回溯，不等待新生长季。
- 遥感按田块/渠道空间单元划分校验与敏感性分析，禁止随机像元切分；报告空间分块与随机划分差异。
- 时间序列按年份留一验证，并做“随机年份 vs 留一年”对照量化高估；ET 偏斜时报告中位数/IQR。
- 多模型报模型间范围，不只选最支持 H1 的产品；渠道距离、作物和土壤口径预先冻结。
- 最容易犯的致命错误：把 ET 较低直接解释为少分到水，而忽略休耕、作物差异与降雨。
5 · 数据与工具
| 用途 | 来源 / 工具 |
|---|---|
| 蒸散 | OpenET API/Google Earth Engine（美国西部；免费额度与 30 m 月/日产品能力需核实） |
| 作物/地块 | USDA Cropland Data Layer、灌区地块边界；非美国备选 FAO WaPOR，覆盖需核实 |
| 天气土壤 | gridMET、USDA gSSURGO；能力边界是网格不能代表单田块微气候 |
| 配水/拓扑 | 灌区公开轮灌表、渠道 GIS 或 OpenStreetMap；缺失段需人工核验 |
| 对照 | OpenET 官方验证站与论文数值——仅用于校验与对比，不计入数据贡献 |
单位经济不出售“遥感真相”，而比较一次人工普查、安装田间流量计和本工具筛查后再抽查三种流程。人工、API 与核验成本若没有公开报价一律写“需核实”；公平图只决定下一步查哪里，不自动触发减配或处罚，避免把模型误差转嫁给末端农户。
6 · 赛季执行路径
- 第 1–2 周：复现 OpenET 算例；第 3 周核实配水表、渠道和 ≥ 500 田块交集。
- 第 4–5 周：冻结作物需水标准化和渠道距离算法，人工核验 50 个地块。
- 第 6–7 周：处理三季多模型 ET，生成亏缺分布；第 8 周做空间/时间防泄漏对照。
- 第 9 周：控制作物、土壤和降雨，做模型间方向一致性。
- 第 10 周请灌区经理和末端农户各至少一人评审解释；第 11–12 周写可审计地图和简述。
7 · 新颖性边界
不声称遥感测得实际取水量、不声称因果或故意不公平、不发明 ET 模型。已有工作：OpenET 已集成多种 ET 模型，FAO WaPOR 做水生产率监测，灌溉公平学术研究已有 Gini/Theil 类指标。本项目贡献是渠道拓扑、计划记录与 多模型 ET 不确定性的公开审计流程。护城河类型：工作流替换（D）+ 数据（E）；本地核验后的渠道—田块关系库 是资产，基础卫星数据公开，不能夸大 IP。
8 · go/no-go
第 3 周末：若公开配水记录与渠道边界交集 < 500 田块，降级到具名 OpenET Data Explorer 示例灌区中公开边界 最完整者（具体灌区需核实），或收窄为 ≥ 200 田块单季方法验证，主结论仍是首末端公平审计。 第 8 周末：若 OpenET 模型对亏缺方向一致率 < 60%，不挑模型，降级为 “不确定性告警地图”：只标出模型一致 与不一致区域，主框架保留并把“能否审计”本身作为结论。